Survei dari 41 juta galaksi mengkonfirmasi model terbaik saat ini dari alam semesta

0 4 minutes read

Distribusi materi gelap yang disimpulkan di daerah langit yang diamati oleh anak -anak.

Sebuah tim internasional yang dipimpin oleh para peneliti UCL telah memperkirakan distribusi materi di alam semesta dan menemukan bahwa mereka mendukung model standar kosmologi – sangat mengejutkan tim.

Survei Kilo-Degree (anak-anak) mengamati sebagian besar langit selatan selama delapan tahun untuk mendapatkan wawasan tentang distribusi materi di alam semesta.

Kumpulan data akhir, “anak-anak-legacy”, kini telah diterbitkan. Analisis anak -anak sebelumnya memiliki keraguan pada model standar kosmologi. Data telah menyarankan distribusi materi yang lebih seragam daripada yang diprediksi oleh model standar berdasarkan pengukuran latar belakang microwave kosmik (cahaya yang tersisa dari Big Bang).

Namun, setelah menganalisis kumpulan data anak -anak yang sekarang lengkap dengan metode yang lebih baik dan data kalibrasi, hasilnya konsisten dengan model standar, yang menjelaskan bagaimana alam semesta dan struktur dalam berevolusi selama waktu kosmik.

Profesor co-lead anak-anak Benjamin Joachimi (UCL Fisika & Astronomi) mengatakan: “Hasil kami menyoroti pentingnya dipandu semata-mata oleh data dan dengan hati-hati menghindari pengaruh yang tidak semestinya dari harapan atau intuisi para peneliti. Ini memungkinkan kami untuk merevisi tren yang terlihat dalam eksperimen lensa gravitasi selama lebih dari satu dekade, termasuk dalam analisis kami sebelumnya.

“Hasil akhir anak -anak mungkin merupakan konfirmasi lain dari model standar kosmologis, tetapi pekerjaan kami tidak berhenti di sini. Agar model standar ini berfungsi, 95% dari semua materi dan energi di alam semesta saat ini harus terdiri dari bahan -bahan aneh yang belum dikenal.

“Kami akan mendapatkan wawasan baru dari generasi berikutnya dari survei Galaxy, khususnya Misi Euclid Badan Antariksa Eropa di mana UCL memberikan kontribusi besar. Saya bangga bahwa tim anak -anak telah menetapkan standar tinggi untuk interpretasi survei kosmologis yang akan membantu EUCLID mencapai tujuannya.”

Angus Wright dari Ruhr University Bochum mengatakan: “Kami sangat berhati-hati untuk mengoptimalkan semua bagian analisis kami, yang merupakan proses yang memakan waktu.

“Fakta bahwa hasilnya sekarang sangat menyimpang dari analisis kami sebelumnya datang sebagai kejutan – tetapi kami dapat mengidentifikasi alasan di balik perubahan ini.”

Evaluasi akhir dijelaskan dalam lima publikasi yang telah dipublikasikan atau diserahkan untuk publikasi dalam jurnal “Astronomi & Astrofisika”. Semua makalah dapat diakses melalui server dokumen ARXIV.

Menentukan distribusi materi dengan lensing gravitasi
Ada berbagai metode untuk menentukan kepadatan dan struktur materi. Tim anak -anak menggunakan lensa gravitasi dalam hal ini. Objek besar membelokkan cahaya dari galaksi yang jauh sehingga galaksi -galaksi ini muncul dalam bentuk yang terdistorsi dan di tempat yang berbeda dari yang sebenarnya ketika dilihat dari Bumi.

Ahli kosmologi dapat menggunakan distorsi ini untuk memperkirakan massa objek yang membelokkan dan, pada akhirnya, massa total alam semesta. Ini termasuk materi gelap yang dominan.

Untuk tujuan ini, para peneliti perlu mengetahui jumlah seperti jarak antara sumber cahaya, objek yang membelokkan dan pengamat. Para peneliti memanfaatkan pergeseran merah untuk menghitung faktor -faktor ini; Redshift menggambarkan efek di mana cahaya bergeser lebih dan lebih ke panjang gelombang yang lebih panjang saat bergerak dari galaksi yang lebih jauh melalui alam semesta yang meluas sebelum mencapai Bumi.

Gambar 41 juta galaksi yang diambil dengan teleskop survei teleskop yang sangat besar dimasukkan dalam analisis. Data anak -anak mencakup area seluas 1.347 derajat langit persegi, yaitu, hampir 10% dari langit di mana kita dapat melihat melewati galaksi kita sendiri.

Menghitung jarak galaksi berdasarkan pergeseran merah
Untuk menentukan pergeseran merah dari sejumlah besar galaksi, tim menggunakan metode fotometrik. Mereka mengambil sembilan gambar dari setiap galaksi pada panjang gelombang yang berbeda dan menentukan kecerahan galaksi di setiap gambar; Dari sini mereka dapat menyimpulkan pergeseran merah. Redshift dapat diukur lebih tepat dengan spektroskopi, tetapi akan terlalu memakan waktu untuk menerapkan metode itu pada jutaan galaksi yang lemah.

Namun, untuk beberapa galaksi, data spektroskopi dan fotometrik tersedia, sehingga tim anak -anak dapat mengkalibrasi pengukuran fotometrik pergeseran merah dengan data spektroskopi yang tepat ini.

Sementara analisis sebelumnya Kids-1000 menggunakan data spektroskopi dari sekitar 25.000 galaksi untuk kalibrasi, data dari sebanyak 126.000 galaksi tersedia untuk anak-anak-legacy.

Selain itu, para peneliti menggunakan metode yang dioptimalkan dan simulasi komputer baru untuk analisis untuk mengurangi ketidakpastian sistematis dalam set data akhir.

Mengikuti evaluasi yang dioptimalkan, tim dapat memasukkan galaksi yang lebih jauh dalam analisis akhir daripada yang sebelumnya. Sementara anak-anak-1000 terbatas pada galaksi dengan jarak maksimum 8,5 miliar tahun cahaya, anak-anak-legacy sekarang dapat mengamati galaksi 10,4 miliar tahun cahaya.

Analisis buta untuk memastikan hasil yang tidak memihak
Dalam kosmologi, adalah umum untuk mengevaluasi set data secara membabi buta untuk menghindari bias apa pun karena analisis sebelumnya atau hipotesis pribadi. Sebelum memulai analisis, para peneliti mengirim katalog semua galaksi ke pihak ketiga, yang mengubah parameter tertentu untuk setiap galaksi, menghasilkan tiga varian set data: satu dengan nilai yang diukur nyata dan dua dengan nilai yang sedikit berbeda.

Para peneliti yang menganalisis kumpulan data tidak tahu mana yang merupakan data nyata. Mereka melakukan analisis mereka dengan semua set data dan hanya kemudian mempelajari hasil mana yang benar. Setelah langkah ini selesai, metode analisis tidak lagi diubah.

Tim anak -anak terkejut
Menurut data anak-anak-lega, masalah di ruang angkasa didistribusikan agak lebih tidak merata daripada anak-anak-1000 yang diungkapkan. Para peneliti mengatakan analisis akhir ini secara signifikan lebih kuat daripada analisis sebelumnya.

Tim juga membandingkan hasil baru dengan survei lainnya. Analisis anak -anak sebelumnya telah menunjukkan perbedaan dengan survei Planck, yang memperkirakan kepadatan materi berdasarkan latar belakang gelombang mikro kosmik.

Survei Degree Kilo dipimpin oleh Profesor Joachimi UCL, Profesor Hendrik Hildebrandt dari Universitas Ruhr Bochum, Profesor Koen Kuijken dari Universitas Leiden (Belanda), Profesor Catherine Heyman dari Universitas Edinburgh, dan Dr. Marika Asgari dari Universitas.